自然通风隧道火灾的烟气特性和控制标准

建立自然通风隧道火灾三维数值计算模型,并应用缩尺隧道试验数据对数值模拟进行验证,采用验证过的数值计算方法对自然通风地铁区间隧道的火灾烟气特性和安全控制标准进行三维数值模拟研究。结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好;孔口尺寸对隧道顶壁烟气温度、人员高度处的CO浓度和能见度的影响较大,但对人员高度处的温度几乎没有影响;在隧道火灾4种安全控制标准中,人员高度处的能见度起主要控制作用。     

地铁隧道火灾烟气蔓延和人员疏散效率研究

地铁隧道属于狭长受限空间,发生火灾后具有烟气蔓延速度快、人员救援难度大等特点。疏散平台和疏散门作为火灾时人员逃生的主要途径,合理的设置可提高人员疏散效率,保障人员安全。研究地铁隧道人员安全疏散可靠度,可为安全疏散设施设置提供决策依据。为研究地铁隧道火灾时隧道内火灾烟气特性和人员疏散的效率,基于Fire Dynamics Simulator (FDS)和Pathfinder模拟的手段,建立地铁隧道火灾模型和人员疏散模型,分析地铁隧道火灾烟气扩散规律,研究疏散门间距和疏散通道宽度对人员疏散效率的影响。研究结果表明：在2.3 m/s的纵向通风条件下,即便车厢内存在少许烟气,仍可将地铁区间隧道内的烟气控制在火源的下游侧。依据地铁隧道内温度、能见度以及CO浓度等因素确定的人员可用安全疏散时间为30 min。在疏散门间距为150 m的条件下,疏散平台宽度和疏散时间之间相应的拟合关系式为t=-604.55w+1230;在疏散平台宽度为0.7m的条件下,疏散门间距和疏散时间之间相应的拟合关系式为t=-0.075b+22.03b-809.2。在满足建筑界限的同时,为达到较高的人员疏散效率,可将疏散平台宽...     

顶隔板对公路隧道火灾烟气蔓延及温度的影响研究

以隧道独立排烟道集中排烟模式为研究背景,对不同坡度下有无顶隔板的12组火灾工况进行数值模拟,分析顶隔板对隧道火灾烟气蔓延与温度分布的影响.结果表明:顶隔板使隧道在火灾情况下产生明显烟囱效应的临界坡度变为1%,同时隧道顶部的最高温度比原来至少提高了10%,隧道内600℃以上的高温烟气分布范围比无顶隔板情况多出6 m以上、...     

隧道火灾模型试验中列车对烟气控制的影响

分别对太行山铁路隧道缩尺模型内有无列车两种工况进行火灾试验,讨论列车阻塞对隧道火灾临界风速的影响,比较有无列车两种工况下临界Froude数,并分析烟气回流长度的影响因素。结果表明:铁路隧道内有列车时控制火灾烟气回流的临界风速明显降低;阻塞比为0.2时的临界风速比无列车时的临界风速减小23%,说明临界风速差异比接近且稍大于隧道阻塞比;计算临界风速时使用的临界Froude数与火灾热释放率相关,不是一个常数。无量纲回流长度与Froude数近似呈线性关系,在相同Froude数下无列车时回流长度明显更长。     

纵向风对高海拔铁路隧道火灾烟气时空分布的影响

目前对高海拔铁路隧道火灾的研究较少。本文应用火灾动态仿真模拟软件(Fire Dynamic Simulation,FDS)对海拔500,3000 m铁路隧道内的火灾烟气蔓延进行了数值模拟分析,对比了高海拔环境低温、低压、低氧等显著特征及纵向风速对隧道火灾的影响。结果表明,在本文的火灾计算条件下海拔3000 m时隧道内的最高温度比低海拔时低24.8%,CO浓度增大30%~50%;海拔3000 m时随着纵向风速增加,拱顶最高温度显著下降,最大降幅达62.5%,且最高温度点向下游偏离火源区边缘上方;火源上游温度减小且升温范围逐渐减小,纵向风对上游烟气的“稀释”“阻拦”作用强于下游。     

地铁区间隧道火灾烟气分区控制试验研究

地铁区间隧道内对乘客生命威胁最大的是火灾烟气,因此防灾的关键在于烟气控制。车头和车尾火灾时采取纵向通风能使人烟分离,但对于列车中部着火时下风侧乘客将不可避免地在烟气笼罩的环境中。提出了火灾烟气纵向分区控制模式,即利用防烟隔板将隧道划分成行驶区和疏散通道2个防烟分区,采取适当通风阻止烟气侵入疏散通道,保障人员疏散过程与烟气分离。通过1∶5隧道模型中烟气分区控制试验结果的比较分析,证实采取不同通风方式均可使疏散通道保持较高压力,使气流由疏散通道流向行驶区,以阻止火灾烟气侵入疏散通道内,但不同通风方式在高温控制及烟气控制效果上存在差异,其中以疏散通道正压送风及行驶区单侧排烟相结合的通风方式综合控制效果最好。     

多区域地铁车厢火灾烟气蔓延特性的数值仿真研究

提出火灾时人员疏散评价指标-可用安全疏散时间,利用火灾动态模拟器(FDS)软件建立广州地铁3号线B型车前3节车厢全尺寸比例火灾仿真模型,对仿真结果进行烟气蔓延特性分析。根据实验单一变量原则,在车厢不同区域设置3类典型火源,对比其烟气蔓延特性,求解可用安全疏散时间。仿真结果表明,不同区域的火源燃烧对于静止地铁车厢的烟气蔓延特性有一定影响,相同火源功率条件下地铁车厢中部发生火灾的危险性比车厢端部发生火灾的危险性大。     

运行列车车厢内火灾烟气特性与温度场分布的实验研究

本文以国标ＹＷ２２车厢的１／５缩尺模型为研究对象，利用燃烧风洞提供的流场模拟列车运行时的速度场。对运行列车车厢内发生火灾时的烟气流动特性和温度场分布进行了实验研究。本文的目的在于探索运行列车缩尺实验的模拟手段和方法，并积累经验和实验数据，为铁路列车火灾的控制和未来的全尺寸实验提供必要的基础。     

基于因次分析的隧道火灾临界风速研究

用因次分析法建立了临界风速与相关参数的关系式,导出了临界风速无因次准则的表达式.以狮子洋隧道为载体建立隧道模型,在坡度为0、不同火灾热释放速率、不同通风风速情况下进行数值模拟,获得不同火灾热释放速率时的临界风速.在此基础上,以不同火灾热释放速率对应的临界风速为条件进行数值模拟得到火源上方烟气的温度.将所得的数据代入关系式进行拟合,给出了一种新的临界风速计算公式.     

地铁隧道通风系统火灾排烟模式的风速试验

本文结合深圳地铁龙华线的实际情况,模拟在实际运营的情况下,区间隧道同时存在3列列车在同一区间隧道内情况下,隧道通风系统能否在火灾工况下火灾模式通风;测试火灾工况下区间隧道排烟系统的排烟效果,并对区间隧道火灾排烟风速测试结果进行了分析,并提出了有关结论,文章对工程设计与管理提供参考和借鉴。     

铁路隧道的火灾特性及防范措施初探

铁路隧道的防火工作对确保铁路行车安全具有重要意义。根据一系列较严重的铁路隧道火灾事故,就火灾种类、成因、特性等方面进行分析,结合我国现状和世界先进的隧道防火措施,对我国铁路隧道防火进行初步探讨。     

运行旅客列车隧道火灾模型实验及数值模拟

旅客列车在隧道内发生火灾时 ,火灾烟气运动状况直接影响旅客的人身安全。本文利用风洞提供的流场模拟列车在隧道中运行的速度场 ,制作了 1∶5的旅客列车卧铺车厢 ,在车厢模型中加入等比例的火灾载荷 ,对运行旅客列车在隧道内发生火灾进行了缩尺模拟实验 ,并用商业CFD软件PHOENICS 3 .5对实际情况进行了简化数值模拟 ,研究了不同情况下旅客列车火灾特征及火灾中烟气蔓延规律 ,提出了满足火灾救援和旅客人员疏散的要求。     

地铁区间与车站火灾多功能模型实验平台的研究

从烟气流动控制微分方程出发,利用量纲分析导出建立地铁实验系统的相似准则数,给出建立模型实验的相似律,据此建立几何比例为1∶8的地铁区间与车站多功能模型实验平台。该平台分为地铁区间和地铁车站两个部分,具备全面研究地铁火灾科学问题和火灾工程问题的功能:定量火灾场景,火灾实时监测与预警,烟气流动规律,温度分布特性,通风排烟模式。在该实验台上进行一系列实验,结果表明:缩尺模型实验所获得的数据真实可信,能较好地反映火灾烟气运动规律。本实验台的建立对于地下空间火灾科学理论研究及火灾工程应用研究具有重要意义。     

衡炎高速公路隧道火灾模式下通风及烟控设计方案研究

根据衡炎高速公路隧道工程和火灾特点,探讨该隧道火灾荷载规模,并根据隧道中可能发生的火灾场景进行FDS数值模拟,获得火灾模式下隧道温度场分布规律及烟气蔓延规律。通过隧道正常运营及火灾情况下需风量或通风量的计算,提出隧道通风及烟控方案的优化措施,为今后的高速公路隧道消防工程设计优化提供技术支撑,为进行隧道火灾通风设计和烟控方案的确定提供参考依据。     

不同断面形状隧道火灾下通风因子及中性层高度分析

考虑通风条件对火源热释放速率及烟气流动的影响,从隧道开口助燃空气的供应情况这一角度出发,分析隧道开口的空气流动状况。结合隧道断面的基本形状特征,利用伯努利流动方程和质量守恒方程等,对自然通风条件下圆弧形、矩形和拱形3种断面类型隧道的通风因子和空气流入速率进行了理论推导和计算。研究结果表明：不同截面形状隧道的通风因子和中性层高度变化规律并不相同,但其也有着内在的联系。通过对计算结果进行拟合分析,获取3种断面下通风因子的近似计算公式,并得到3种截面隧道的通风因子和中性层的变化规律曲线,为隧道火灾分析与工程应用提供参考。     

屏蔽门对地铁站台层火灾烟气控制影响研究

在地铁站火灾中,对人员危害最大的不是火本身,而是因火灾而产生的有毒有害气体,因此研究高效的烟气控制模式就具有积极意义。本文采用CFD方法运用κ-ε双方程三维紊流模型分别对轨道中央列车车厢和站台层左侧两楼梯中间位置着火情况下烟气扩散情况进行模拟,比较屏蔽门对站台层火灾烟气扩散的影响。结果表明:安装屏蔽门并制定相对应的自动门开启数量后,至少能保证6 min的安全疏散时间;排烟风机对站台层的抽吸作用更加集中,风机的效率至少提高10%;站台层内温度也随着排烟效率的提高而显著降低。该研究为城市地铁防排烟提供了新思路和新方法,也为地铁应急疏散预案的制定和性能化消防设计提供理论依据。     

活塞风作用下地铁车站站厅火灾烟气流动特性的数值模拟研究

以开敞式地铁车站为例,将列车、隧道、站厅层和站台层均简化为长方体并建立车站三维模型;利用流体动力学软件Fluent,采用压力基求解器和SIMPLIC算法,研究活塞风作用下站厅火灾的烟气流动特性,并分析增设迂回风道和竖井对于削弱活塞风影响的效果.结果表明:站厅层空气流场结构在活塞风的作用下将会发生复杂的变化;站厅火灾发生后,在机械排烟、热浮力以及活塞风的共同作用下,站厅烟气分层现象遭到破坏;各楼梯口处气流速率变化剧烈,气流方向多次改变,并导致站厅层烟气被吸入站台层;增设迂回风道和竖井能够有效地削弱活塞风对起火站厅层烟气分层现象的破坏,延缓烟气侵入站台层的时间,减少侵入站台层的烟气量.     

地铁车站火灾烟气分区控制试验研究

鉴于地铁车站既有火灾烟气控制方式难以将人员与烟气分离开,提出了火灾烟气分区控制方法,即利用活动防烟卷帘将车站公共区划分成若干个相对独立的防烟分区,火灾时通过排风使着火分区内外形成压力差,让气流由外部向分区内有序流动,阻止烟气溢出.通过1:10缩尺模型火灾试验,证实在复杂火情时采用分区控制模式能长时间控制住火灾烟气,人员...     

隧道阻塞比对临界风速影响的模型试验研究

分析阻塞比对临界风速的影响,采用1∶20缩尺隧道模型,在火源功率为5.88kW时,对9种不同阻塞比的临界风速进行模型试验研究。结果表明:有车辆阻碍物时临界风速明显降低,并随着阻塞比的增大而减小,且减小比例略小于阻塞比;对临界风速的测量值进行数据拟合得到阻塞比修正系数为0.548,从而提出考虑阻塞比时临界风速的计算公式;对比分析本实验所得与既往研究所得临界风速减小比例与阻塞比的关系,认为火源燃烧面高度、火源位置(火源与阻碍物的相对位置关系、火源在阻碍物内/外部)和车辆侧壁开口面积是导致有车辆阻碍物时临界风速减小比例与阻塞比关系不同的主要因素。